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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIA EXTRACTIVAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA EN METALURGIA Y MATERIAL ES

“CÁLCULO DE LA EFICIENCIA DE INHIBIDORES DE CORROSI ÓN PARA DUCTOS DE HIDROCARBUROS”

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:

INGENIERO EN METALURGIA Y MATERIALES

PRESENTAN:

ALBAÑIL ROMERO HÉCTOR SAMUEL

RODRÍGUEZ RUIZ OSCAR DAVID

BAJO LA DIRECCIÓN DE :

DR. GODÍNEZ SALCEDO JESÚS GILBERTO

MÉXICO, D.F. 2013

i

ÍNDICE

Pág

RESUMEN iii

LISTA DE FIGURAS iv

LISTA DE TABLAS v

SIMBOLOS Y ABREVIATURAS vi

INTRODUCCIÓN viii

CAPITULO 1. ANTECEDENTES 1

1.1 DEFINICIÓN DE CORROSIÓN. 1

1.2 QUÍMICA Y ELECTROQUÌMICA DE LA CORROSIÓN. 1

1.3 CORROSIÓN EN ÁCIDOS. 1

1.4 CORROSIÓN EN SOLUCIONES NEUTRAS Y ALCALINAS. 2

1.5 PRODUCTOS DE LA CORROSIÓN. 2

1.6 ELECTROQUÍMICA DE LA CORROSIÓN. 2

1.7 REACCIONES ANÓDICAS. 4

1.8 REACCIONES CATÓDICAS. 5

1.9 CLASIFICACIÓN DE CORROSIÓN. 6

1.10 MÉTODOS DE PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN. 7

1.10.1 SELECCIÓN DE MATERIALES APROPIADOS. 7

1.10.2 CAMBIO DE AMBIENTE. 8

1.10.3 DISEÑO ADECUADO. 8

1.10.4 PROTECCIÓN CATÓDICA Y ANÓDICA. 8

1.10.5 RECUBRIMIENTOS. 9

1.11 INHIBIDORES DE CORROSION. 9

1.12 CLASIFICACIÓN DE LOS INHIBIDORES. 9

1.13 PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS DE LOS INHIBIDORES DE CORROSIÓN. 10

1.14 SELECCIÓN DE INHIBIDORES DE CORROSIÓN. 10

1.15 PRUEBAS DE ACEPTACIÓN DE LABORATORIO. 11

1.16 PRUEBAS ELECTROQUÍMICAS. 12

1.16.1 RESISTENCIA A LA POLARIZACIÓN (Rp). 12

1.16.2 CALCULO DE LA VELOCIDAD DE CORROSION A PARTIR DE Rp 13

1.17 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA PRUEBAS ELECTROQUÍMICAS. 15

ii

Pág.

CAPITULO 2. DESARROLLO EXPERIMENTAL 16

2.1 DESCRIPCION DEL METARIAL Y EQUIPO UTILIZADO . 17

2.2 PREPARACIÓN DE MUESTRAS DE ACERO AISI SAE 1018 19

2.3.MONTAJE PARA PROBETA DE CORROSIÓN 20

2.4 DETERMINACIÓN DEL ÁREA DE EXPOSICIÓN DE LAS MUESTRAS. 21

2.5. CALCULO ESTADISTICO DEL ÁREA DE CONTACTO DE LAS MUESTRAS 22

2.6 CALCULO DE LA DENSIDAD PARA UN ACERO AISI SAE 1018 22

2.7 CALCULO DEL PESO EQUIVALENTE PARA UN ACERO AISI SAE 1018. 22

2.8 PREPARACION DEL MEDIO. 23

2.9 MONTAJE EXPERIMENTAL. 24

2.10 PRUEBA ELECTROQUIMICA DE RESISTENCIA A LA POLARIZACIÓN. 25

2.10.1 PRUEBA ELECTROQUIMICA PARA LA MEDICION DEL POTENCIAL A CIRCUITO ABIERTO24

2.12 DOSIFICACION DEL INHIBIDOR DE CORROSION. 27

2.13 DETERMINACIÓN DE LA VELOCDAD DE CORROSIÓN Y EFICIENCIA DE INHIBIDORES DE CORROSION. 28

CAPITULO 3. RESULTADOS Y ANALISISEXPERIMENTALES 29

3.1 RESULTADO Y ANALISISDE MEDICIÓN ESTADÍSTICA DEL ÁREA. 29

3.2 RESULTADO Y ANALISISDE LA OBTENCION DE LA DENSIDAD PARA LA MUESTRAS

DE ACERO AL CARBONO. 31

3.3 RESULTADO Y ANALISIS DE LA OBTENCION DEL PESO EQUIVALENTE PARA

LA MUESTRA DE ACERO AL CARBONO 31

3.4 RESULTADOS Y ANALISIS DEL POTENCIAL A CIRCUITO ABIERTO. 32

3.5 RESULTADOS Y ANALISIS DE LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN CON Y SIN

INHIBIDOR Y PORCENTAJE DE PROTECCIÓN PARA DIFERENTES INHIBIDORES 33

3.6 RESULTADOS Y ANALISIS DE LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN Y EFICIENCIA DELOS INHIBIDORES 45

CONCLUSIONES 48

GLOSARIO DE TERMINOS 52

BIBLIOGRAFÍA 54

iii

RESUMEN

Sabiendo la importancia de reducir los daños derivados por la corrosión interna en ductos de

hidrocarburos y la necesidad de obtener resultados del desempeño de inhibidores de corrosión

para que puedan ser comparados con estándares nacionales e internacionales, el presente trabajo

tiene la finalidad de evaluar la eficiencia de dos diferentes tipos de inhibidores de corrosión: AT-

3A35 y GRIVAN 1010

Dentro del “Laboratorio de Corrosión de la ESIQIE CEPROMIM cubículo 31” se realizaron pruebas

de corrosión en base a las normas: NRF-005-PEMEX-2009, ASTM G59 y NACE 1D196. Haciendo uso

de un equipo para pruebas electroquímicas “potenciostato/galvanostato” y un equipo de cómputo

con el programa “Power Suit versión 2.56” se calcularon las velocidades de corrosión mediante la

técnica electroquímica de resistencia a la polarización lineal (Rp) para los diferentes cupones de

acero AISI-SAE 1018, para el inhibidor AT-3A35 se realizaron 4 experimentos y para el inhibidor

GRIVAN 1010 se realizaron 2 experimentos. Con la información de las velocidades de corrosión se

realizaran graficas de porcentaje de protección (eficiencia del inhibidor) contra número de

mediciones en 24 horas.

Los resultados obtenidos para el inhibidor AT-3A35 fueron superiores al 90% de eficiencia para los

4 experimentos, en cuanto a la evaluación del inhibidor GRIVAN 1010 los resultados solamente se

acercaron al 90% de eficiencia para los 2 experimentos.

El mejor inhibidor que tuvo mayor desempeño de protección contra la corrosión fue el inhibidor

AT-3A35 ya que sus resultados cumplieron con el criterio de aceptación garantizando la calidad de

los métodos que se utilizaron en este trabajo.

.

iv

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1. Diagrama de bloques mostrando el desarrollo experimental. 14

Figura 2. Celda de corrosión K0047 19

Figura 3. Potenciostatogalvanostato, Marca EG&G Instruments. 19

Figura 4. Parrilla eléctrica con agitación magnética. 19

Figura 5. Balanza Analítica, modelo AP310, marca OHAUS. 19

Figura 6. Computadora DELL Dimension E520 con el software PowerSuitVersion 2.56 19

Figura 7. Muestra cilíndrica de un acero AISI SAE 1018, donde “H” es la altura, “D” es el diámetro. 20

Figura 8. Representación del electrodo de trabajo con contacto eléctrico y terminado superficial espejo 20

Figura 9. Electrodo de trabajo, mostrando el área de contacto, D es el diámetro. 21

Figura 10. Celda de corrosión con todos los elementos montados. 24

Figura 11. Gráfico del potencial a circuito abierto (potencial contra tiempo)

para el experimento T127. 51

Figura 12. Gráfica de la eficiencia del inhibidor AT-3A35 contra el número de mediciones






Figura 15. Gráfica de la eficiencia del inhibidor AT-3A35contra el número de mediciones


Figura 16. Gráfica de la eficiencia del inhibidor GRIVAN 1010 contra el número de mediciones


Figura 17. Gráfica de la eficiencia del inhibidor GRIVAN 1010 contra el número de mediciones

para el experimento T201 44

Figura 18. Gráfica de las eficiencias obtenidas en todos los experimentos con inhibidores 47

v

LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Composición química de la barra de acero al carbono AISI-SAE 1018 17

Tabla 2. Composición nominal de un acero AISI-SAE 1018 y densidad correspondiente a cada elemento. 22

Tabla 3. Relación entre la composición nominal, peso atómico y número de valencia de

cada elemento presente en un acero AISI-SAE 1018 23

Tabla 4. Medición y determinación del área de contacto de la muestra, correspondientes al operador 1 29

Tabla 5. Resultado del cálculo del promedio y desviación estándar para 30 datos del área, para el operador 1. 30

Tabla 6. Medición y determinación del área de contacto de la muestra, correspondientes al operador 2 30

Tabla 7. Calculo del promedio y desviación estándar para 30 datos del área, para el operador 2 31

Tabla 8. Composición química de la muestra de acero AISI-SAE 1018

obtenida para las pruebas. 31

Tabla 9. Composición química, peso atómico y número de valencia de la muestra de acero AISI-SAE 1018 obtenida para las pruebas. 32

Tabla 10. Resultados de la velocidad de corrosión con inhibidor y eficiencia del inhibidor AT-3A35. Experimento (T127). 33




Tabla 14. Resultados de la velocidad de corrosión con inhibidor y eficiencia del inhibidor GRIVAN 1010. Experimento (T199). 41 Tabla 15. Resultados de la velocidad de corrosión con inhibidor y eficiencia del inhibidor GRIVAN 1010. Experimento (T201). 43

Tabla 16. Resultados de la eficiencia de los experimentos con inhibidoresAT-3A35 y GRIVAN 1010 46

Tabla 17. Resultado de los potenciales de circuito abierto de todas las muestras utilizadas 32

vi

SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS

AISI-SAE: American Iron and Steel Institute - Society of AutomotiveEngineers (Instituto Americano

del Hierro y Acero) – (Sociedad de Ingenieros Automotores)

ASM: American SocietyforMetals (Asociación Americana de Metales)

ASTM: American SocietyforTesting and Materials (Sociedad Americana de Pruebas y Materiales).

cm: Centímetros

cm2: Centímetros cuadros

EMA: Entidad Mexicana de Acreditación

g/cm3: Gramos entre centímetros cubico

g/l: Gramos entre litro

g/mol: Gramos entre mol

Hrs.: Horas (Tiempo)

ICORR: Corriente de Corrosión

ISO: International Organization for Standardization (Organización Internacional de

Estandarización)

K: Kelvin

LFMN: Ley Federal sobre Metrología y Normalización.

M: Metal

mm.: milímetros

MPY: Mils Per Year (Milésimas de pulgada por año).

NACE: National Association of Corrosion Engineers (Asociación Nacional de Ingenieros en

corrosión).

NMX: Norma Mexicana.

NOM: Norma Oficial Mexicana.

NRF: Norma de Referencia.

Pa: Pascal

PEMEX: Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios.

psi: Pounds per SquareInch (Libra-fuerza sobre pulgada cuadrada)

vii

r: repetibilidad

R: Reproducibilidad

r&R: Repetibilidad y Reproducibilidad

Rp: Resistencia a la polarización.

pH: Potencial Hidrógeno.

ppm: Partes por millón.

VelCorr: Velocidad de Corrosión

VelCorr c/i: Velocidad de corrosión con inhibidor

VelCorr s/i: Velocidad de corrosión sin inhibidor

°C: Grados Celsius

°F: Grado Fahrenheit

viii

INTRODUCCIÓN

La industria petrolera sufre de grandes pérdidas económicas derivadas de los graves daños

causados por la corrosión interna de las tuberías metálicas. Los datos estadísticos muestran que

las fallas debidas a la corrosión en la industria del petróleo oscilan entre el 25 y el 30% de las

pérdidas totales [1-3]. Hoy en día se conocen muchos métodos disponibles para prevenir la

corrosión de las tuberías en ambientes agresivos, donde uno de los métodos más económicos es la

aplicación de inhibidores de corrosión. La función típica de los inhibidores de corrosión es la

formación de una película o una barrera de protección entre el metal y el líquido corrosivo [4-5]. La

mitigación de la corrosión dentro del oleoducto aún permanece como un desafío de enormes

proporciones, además de los continuos esfuerzos que se están haciendo para resolver o minimizar

este problema.

Existe la necesidad por parte del sector petroquímico de obtener y manejar resultados confiables y

representativos en relación a la evaluación y desempeño de los inhibidores de corrosión, de tal

forma que a partir de estos, se puedan tomar decisiones y generar criterios de diseño, selección,

control y optimización de quipo y procesos industriales.

El desarrollo que ha experimentado esta especialidad, hace necesario actualizar los métodos para

el control de calidad de los inhibidores de corrosión que se adquieran de las compañías

fabricantes, uniformizar criterios sobre las técnicas disponibles para evaluar e implantar

programas de protección interior de ductos con base en inhibidores de corrosión, así como la

tecnología actualmente disponible, a fin de proteger eficientemente de la corrosión interior a los

ductos de transporte de hidrocarburos.

Los métodos establecidos indican determinar la velocidad de corrosión de una muestra de acero

AISI SAE 1018 en un medio con y sin inhibidor mediante la técnica electroquímica de resistencia a

la polarización lineal (Rp) y teniendo como objetivo principal determinar la eficiencia de

inhibidores de corrosión.

Los procedimientos para obtener las mediciones se basan conforme a las recomendaciones de las

normas: NRF-005-PEMEX-2009, ASTM G59 y NACE 1D196, garantizando todos los métodos

desarrollados en el “Laboratorio de Corrosión de la ESIQIE CEPROMIM cubículo 31”.

Por tanto, se pretende que los datos sean aplicables para: mantener el control de calidad, conducir

investigación básica y diseños aplicados en ingeniería de materiales principalmente.

1

CAPITULO �� ANTECEDENTES

� DEFINICIÓN DE CORROSIÓN�

La corrosión es el resultado de la reacción química entre un metal o aleación metálica y su

entorno. Los átomos metálicos en la naturaleza están presentes en los compuestos químicos

(minerales). La misma cantidad de energía necesaria para extraer los metales de sus minerales se

emite durante las reacciones químicas que producen la corrosión. La corrosión del metal de

regreso a su estado combinado en compuestos químicos es similar o incluso idéntica a la de los

minerales de donde se extrajeron los metales. Así, la corrosión se ha llamado la metalurgia

extractiva en sentido inverso [10].

Muchos de los metales que se utilizan en la industria tienden a regresar a un estado de equilibrio

termodinámico como lo es el Hierro que regresa a oxido de hierro, otros metales tienden a

sulfuros o carbonatos, sin embargo algunos metales nobles lo hacen pero no con la misma

velocidad de reacción que los otros metales, como lo es el oro, platino y la plata [7].

�� QUÍMICA Y ELECTROQUÌMICA DE LA CORROSIÓN�

Para poder comprender el fenómeno corrosivo como el resultado de una reacción química, es

necesario disponer de algunos principios elementales de química, los cuales se enunciarán

brevemente a continuación [8]

:

�� CORROSIÓN EN ÁCIDOS�

Al depositarse el zinc en la solución ácida, el zinc se ataca rápidamente desprendiéndose el

hidrógeno, tal y como se indica en las reacciones 1 y 2.

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 (1)

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 (2)

Otros metales también son corroídos o disueltos por medio de ácidos liberando hidrógeno.

Fe + 2HCI = FeCI2 + H2 (3)

2Al + 6HCI = 2AlCI3 + 3H2 (4)

Las reacciones 3 y 4 muestran que el fierro y aluminio también son corroídos por el ácido

clorhídrico.

2

�� CORROSIÓN EN SOLUCIONES NEUTRAS Y ALCALINAS�

La corrosión de los metales también puede presentarse en agua limpia, agua de mar, soluciones

salinas y soluciones alcalinas o básicas. En la mayoría de estos sistemas, la corrosión solamente

ocurre cuando éstas contienen oxígeno disuelto. Las soluciones acuosas disuelven rápidamente el

oxígeno del aire, siendo éste la fuente de oxígeno requerida en los procesos corrosivos. La

corrosión más familiar de este tipo, es la oxidación del fierro cuando se expone a una atmósfera

húmeda o bien en agua.

4Fe + 6H2O + 3O2 = 4Fe (OH)3 (5)

Esta reacción muestra que el fierro se combina con el agua y el oxígeno para darnos la substancia

insoluble de color café rojizo que es el hidróxido férrico.

Durante la oxidación en la atmósfera, existe la oportunidad de que el producto de la reacción se

seque, por lo que el hidróxido férrico se deshidrata y forma el óxido café rojizo que es tan familiar.

2Fe (OH)3 = Fe2O3 + 3H2O (6)

�� PRODUCTOS DE LA CORROSIÓN�

El término productos de la corrosión se refiere a las substancias obtenidas durante las reacciones

de corrosión y estas pueden ser solubles como en el caso del cloruro de zinc y del sulfato de zinc o

insolubles como en el caso del óxido de fierro e hidróxido de fierro.

La presencia de los productos de la corrosión es una de las formas por las cuales se detecta ésta,

por ejemplo el óxido. Sin embargo, es conveniente notar que los productos insolubles de la

corrosión no siempre son visibles, por ejemplo al exponer una pieza de aluminio al aire, se forma

una película de óxido casi invisible que protege al metal de un ataque posterior y la película es casi

invisible porque es extraordinariamente delgada, siendo esta la razón del uso extensivo del

aluminio en la construcción de ventanas, canceles y molduras automotrices.

�� ELECTROQUÍMICA DE LA CORROSIÓN�

Una reacción electroquímica se define como una reacción química en la cual existe una

transferencia de electrones, es decir, es una reacción química que comprende el fenómeno de

oxidación y reducción.

Como la corrosión metálica es casi siempre un proceso electroquímico, es muy importante

comprender la naturaleza básica de las reacciones electroquímicas.

La definición anterior de reacción electroquímica puede ser mejor comprendida observando en

detalle una reacción típica de corrosión, así por ejemplo la reacción del zinc con el ácido

3

clorhídrico, queda mejor expresada recordando que el ácido clorhídrico y el cloruro de zinc están

ionizados en soluciones acuosas, por lo que podemos escribir:

Zn + 2H+ + 2Cl- = Zn++ + 2Cl- + H2 (7)

Cuando la reacción se escribe en esta forma es obvio que el ión cloruro no participa en forma

directa en la reacción puesto que el ión cloruro aparece en ambos miembros de la ecuación y no

es alterado por la reacción de corrosión, es decir, la valencia del ión cloruro permanece sin

cambio.

De acuerdo a lo anterior, la ecuación 7 se puede escribir en forma simplificada como:

Zn + 2H+ = Zn++ + H2 (8)

Esta última ecuación indica que la corrosión del zinc en ácido clorhídrico consiste simplemente en

la reacción entre el zinc y los iones hidrógeno que producen iones zinc y gas hidrógeno.

Durante esta reacción el zinc es oxidado a iones zinc es decir, la valencia del zinc se incrementa y

simultáneamente los iones hidrógeno son reducidos a gas hidrógeno disminuyendo su valencia.

Por lo anterior, la reacción 8 puede ser simplificado aún más al dividirla en una reacción de

oxidación y una reacción de reducción.

Zn = Zn++ + 2e (9) Oxidación (reacción anódica)

2H+ + 2e = H2 (10) Reducción (reacción catódica)

Cuya suma nos da: Zn + 2H+ = Zn++ + H2 (11)

Una reacción de oxidación tal como la ecuación 9, significa un incremento en el estado de

oxidación o valencia con producción de electrones y en forma similar, la reacción de reducción

representa una disminución en el estado de oxidación o valencia y el consumo de electrones tal y

como se ve en la ecuación 11.

La suma de las reacciones 9 y 10 nos dan la reacción total (reacción No. 11).

En términos de corrosión, una reacción de oxidación recibe el nombre de reacción anódica,

mientras que a la reacción de reducción se le denomina reacción catódica.

Todo proceso de corrosión necesita por lo menos una reacción de oxidación y una reacción de

reducción, por lo que podemos resumir que las reacciones de corrosión son electroquímicas en

naturaleza y debido a esto es posible dividir el proceso de la corrosión, en reacciones anódicas y

reacciones catódicas que permiten simplificar la presentación de la mayoría de los procesos.

4

�� REACCIONES ANÓDICAS�

Durante el ataque corrosivo la reacción anódica siempre es la oxidación de un metal a un estado

superior de valencia, por ejemplo las reacciones 12, 13, 14, y 15.

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 (12)

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 (13)

Fe + 2HCI = FeCI2 + H2 (14)

2Al + 6HCI = 2AlCI3 + 3H2 (15)

Todas ellas, representan la reducción de los iones hidrógeno a gas hidrógeno en forma semejante

a la reacción 11 y la única diferencia entre ellas, es la naturaleza de sus procesos anódicos de

oxidación. Lo anterior permite ver que la reacción por ácidos es muy simple ya que en cada caso,

la reacción catódica es simplemente el desprendimiento de gas hidrógeno de acuerdo a lo

explicado en la reacción 11.

Este desprendimiento de hidrógeno ocurre con una gran variedad de metales y de ácidos, tales

como el clorhídrico, sulfúrico, fluorhídrico, acético, fórmico y otros ácidos orgánicos solubles en

agua.

Reacciones anódicas:

Zn = Zn2+ + 2e (16)

Fe = Fe2+ + 2e (17)

Al = Al3+ + 3e (18)

De acuerdo con estas reacciones, la reacción anódica se puede representar en forma general

como sigue:

M = M+n + ne (19)

Es decir, la corrosión del metal M da por resultado su oxidación para formar iones con valencia +n

y la liberación de n electrones.

El valor de n depende de la naturaleza del metal, así por ejemplo, la plata es monovalente

mientras que otros metales como el fierro, titanio y uranio son polivalentes y algunos pueden

tener cargas positivas tan elevadas como 8. La ecuación 19 es entonces general y se aplica a todas

las reacciones de corrosión.

5

� REACCIONES CATÓDICAS�

Hay varias reacciones catódicas que se encuentran durante la corrosión de los metales, tales como

las que se enlistan a continuación:

Desprendimiento de hidrógeno

2H+ + 2e = H2 (20)

Reducción de oxígeno (en soluciones ácidas)

O2 + 4H+ + 4e = 2H2O (21)

Reducción de oxígeno (en soluciones neutras o alcalinas)

O2 + 2H2O + 4e = 4OH- (22)

Reducción de iones metálicos

Fe3+ + 1e = Fe2+ (23)

Depósito de metal

Cu2+ + 2e = Cu (24)

La reducción del oxígeno, es una reacción catódica muy común ya que el oxígeno está presente en

la atmósfera y las soluciones están expuestas a la misma.

Todas estas reacciones tienen en común que consumen electrones y todas las reacciones de

corrosión son simplemente combinaciones de una o más de las reacciones catódicas indicadas,

unidas con una reacción anódica similar a la ecuación 19.

Podemos establecer entonces que la mayoría de los casos de corrosión metálica pueden ser

reducidos a estas seis ecuaciones ya sea en forma aislada o en combinaciones, así por ejemplo, el

zinc se corroe en agua o aire húmedo en la siguiente forma:

2Zn = 2Zn2+ + 4e (25) oxidación

O2 + 2H2O + 4e = 4OH- (26) reducción

2Zn + 2H2O + O2 = 2Zn2+ + 4OH- (27) 2Zn (OH)2

Los productos de esta reacción son iones zinc Zn2+ e iones OH- , que inmediatamente reaccionan

para formar el hidróxido de zinc Zn (OH)2, insoluble.

Durante la corrosión pueden ocurrir más de una reacción de oxidación y de reducción, así por

ejemplo, durante el ataque de una aleación, los átomos de los componentes metálicos pasan a la

solución en forma de iones, como sucede con la aleación de cromo fierro en donde tanto el cromo

como el fierro son oxidados a iones.

6

�! CLASIFICACIÓN DE CORROSIÓN�

La corrosión puede clasificarse de la siguiente manera, cabe mencionar que este listado es

arbitrario pero cubre prácticamente todas las formas de corrosión [6]:

• Corrosión amarga. Corrosión atribuida a la acción del acido sulfhídrico.

• Corrosión catódica. Corrosión resultante de una condición catódica de una estructura,

usualmente causada por la reacción de productos alcalinos en metales anfóteros, durante

procesos de electrolisis.

• Corrosión por corrientes parasitas. Corrosión causada por corrientes a través de circuitos

diferentes al normal o por cualquier corriente extraña en el medio electrolítico.

• Corrosión dulce. Corrosión atribuida a la acción del bióxido de carbono.

• Corrosión por fatiga. Reducción de la durabilidad por fatiga de un metal, debido a un medio

ambiente corrosivo.

• Corrosión electrolítica. Perdida de metal debido a la acción de una corriente eléctrica,

producida por una fuente externa de energía.

• Corrosión por esfuerzo. Corrosión de un metal, acelerada por esfuerzos mecánicos.

• Corrosión galvánica. Corrosión asociada con la corriente de una celda galvánica, producida

por dos electrodos disimiles, también conocida como acción de pares galvánicos.

• Corrosión intergranular. Corrosión preferente en los límites de los granos del metal o

aleación.

• Corrosión bajo película. Corrosión que ocurre debajo de las películas de lacas y

recubrimientos orgánicos similares, aplicados a superficies metálicas, y se presenta en

forma de puntos nodulares o filiformes.

• Corrosión por vibración (freeting). Corrosión en la interfase entre dos superficies en

contacto, acelerada por la relativa vibración entre ambos, de amplitud suficiente para

producir desprendimientos de productos de corrosión.

• Corrosión uniforme [10]. Es la eliminación uniforme y regular del metal en su superficie. Para

la corrosión uniforme, el ambiente corrosivo debe tener el mismo acceso a todas las partes

de la superficie del metal, y el metal en sí debe ser metalúrgicamente uniforme así como

composicionalmente. Estos requisitos no son muy frecuentes en cierto grado de

uniformidad, puede haber tolerancia dentro de la definición de corrosión uniforme.

La corrosión atmosférica es probablemente el ejemplo más común de corrosión uniforme

incluye los tipos de corrosión conocidos como formación de herrumbre en el hierro y el

empañado de la plata. Otro ejemplo frecuentemente citado es la corrosión uniforme del

acero, una aleación correctamente especificada debe corroerse uniformemente a una tasa

baja en servicio. Las otras formas localizadas de corrosión son mucho menos predecibles y

deben evitarse siempre que sea posible. Por lo tanto, la corrosión uniforme se prefiere

desde un punto de vista técnico, ya que es predecible y por tanto, aceptable para el diseño.

El ataque uniforme se mide en diferentes unidades, estas unidades se refieren

respectivamente a la penetración en el metal y a la pérdida de peso del mismo, excluyendo

7

cualquiera de los productos de corrosión adherentes o no adherentes formados en la

superficie. Cuando se informa sobre valores de corrosión se debe citar siempre la duración

de la exposición porque a veces no es seguro extrapolar un valor a tiempos de exposición

que excedan en mucho al periodo del ensayo.

� " MÉTODOS DE PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN�

Se pueden utilizar cinco principios diferentes para prevenir la corrosión [9]:

1. Selección de materiales apropiados.

2. Cambiar de ambiente.

3. Diseño adecuado.

4. Electroquímico, es decir protección catódica y anódica.

5. La aplicación de recubrimientos.

La selección del más adecuado, depende de condiciones económicas pero, principalmente, del

conocimiento e información de quien tome la decisión.

� "� SELECCIÓN DE MATERIALES APROPIADOS�

Al seleccionar los materiales, cada componente debe ser considerado con respecto al diseño,

fabricación y su efecto sobre la geometría. También es importante que los materiales en los

componentes adyacentes sean compatibles. Con respecto a la corrosión, la compatibilidad

significa a menudo que el elemento perjudicial galvánico debe ser evitado. No sólo los materiales

estructurales principales, sino también los de aislamiento y otros materiales secundarios deben

ser tomados en cuenta para evitar la corrosión galvánica.

Las propiedades de corrosión y otras propiedades funcionales de los materiales dependen de

varios factores externos, tales como la geometría, la fabricación, condiciones de la superficie, los

factores ambientales y las condiciones de carga mecánica. Para cada propiedad funcional, estos

factores deben ser evaluados. La selección final de los materiales es a menudo un resultado entre

diversas propiedades y su dependencia de factores externos.

8

� "�� CAMBIO DE AMBIENTE�

El medio ambiente puede ser cambiado en las siguientes maneras con el fin de reducir las tasas de

corrosión:

a) La disminución (o aumento) de la temperatura.

b) La disminución (o aumento) de la velocidad de flujo.

c) La disminución (o aumento) del contenido de oxígeno o de especies agresivas.

d) Adición de inhibidores.

� "�� DISEÑO ADECUADO�

El diseño y selección de materiales se realiza en relación unos con otros. En estos procesos los

componentes individuales, las interacciones entre ellos y la relación con otras estructuras y los

alrededores tienen que ser tomados en cuenta. Las distintas fases del ciclo de vida de la

construcción, es decir, la fabricación, almacenamiento, transporte, instalación, funcionamiento y

servicio, mantenimiento, y la destrucción deben ser todos considerados.

Diseño con suficiente tolerancia para la corrosión. Las tuberías, tanques, contenedores y otros

equipos se hacen a menudo con un espesor de pared del doble de la profundidad a la de la

corrosión esperada durante la vida útil deseada. Sin embargo, esto dependerá de la carga y los

esfuerzos máximos permisibles.

� "�� PROTECCIÓN CATÓDICA Y ANÓDICA�

Por medio de un material menos noble en la forma de ánodos de sacrificio, que están conectados

por conductores metálicos para la estructura a proteger.

Por medio de una fuente externa de corriente, por lo general un rectificador. Un electrodo de

referencia puede ser utilizado para controlar el rectificador potenciostáticamente.

La mayoría de las instalaciones en alta mar, particularmente en ambientes agresivos, están

protegidas con ánodos de sacrificio. En las partes sumergidas de las plataformas fijas, algunas

compañías de petróleo han utilizado una combinación de un sistema de revestimiento de pintura y

ánodos de sacrificio, mientras que una combinación de aluminio térmicamente pulverizado y

ánodos de sacrificio se utilizan en casos especiales.

La protección anódica se puede aplicar en materiales con una región pasiva bien definida y fiable

de baja densidad de corriente. La protección anódica se utiliza en objetos tales como tanques de

acero para almacenamiento y transporte de ácido sulfúrico, aparatos hechos de acero inoxidable

9

para el tratamiento de diversos ácidos y soluciones salinas, y para aluminio que se expone al agua

a alta temperatura. La protección anódica puede ser utilizada más de lo que ha sido hasta ahora,

pero este método no debe usarse en condiciones desfavorables, debido a que la polarización

anódica puede causar un fuerte incremento de la velocidad de corrosión. Si hay alguna duda, los

experimentos de laboratorio pueden aclarar si la protección anódica puede ser recomendada.

� "�� RECUBRIMIENTOS�

Los recubrimientos son una suspensión homogénea de partículas sólidas, llamadas pigmentos, que

se encuentran dispersas en un líquido, llamado vehículo, en presencia de otros componentes

(aditivos).Los pigmentos proporcionan color, cohesión, consistencia, dureza y resistencia a la

película, evitando la corrosión. Entre los pigmentos utilizados se encuentran el fosfato de zinc, el

zinc metálico, óxido de hierro, aluminio, entre otros. Los solventes más empleados son los líquidos

orgánicos y el agua. Los ligantes usados en pinturas son las resinas, los óleos y los silicatos

solubles.

Mediante la aplicación de recubrimientos, la corrosión es impedida por alguno de los siguientes

tres mecanismos o por combinación de dos de ellos:

• El efecto de barrera, en donde se impide cualquier contacto entre el medio corrosivo y el

material metálico.

• La protección catódica, donde el material de recubrimiento actúa como un ánodo de

sacrificio.

• La inhibición / pasivación, incluidos los casos de protección anódica.

� INHIBIDORES DE CORROSION�

Un inhibidor forma una capa protectora (in situ) por reacción de la solución con la superficie. Un

compuesto que inhibe, agregado en pequeñas cantidades, reduce críticamente la corrosividad del

medio ambiente. La inhibición de la corrosión es reversible, una concentración mínima del

compuesto inhibidor debe estar presente para mantener la película superficial. La buena

circulación y la ausencia de áreas estancadas son necesarias para mantener la concentración de

inhibidor, una sinergia está presente entre los inhibidores y las mezclas [10].

� � CLASIFICACIÓN DE LOS INHIBIDORES�

Existen varias formas de clasificar los inhibidores de corrosión, de las cuales la más aceptada es

debida a su mecanismo de acción. Esta clasificación comprende a los inhibidores pasivadores,

convertidores de película, inhibidores de adsorción ó fílmicos, neutralizantes, secuestrantes y

10

misceláneos. Los primeros tres grupos son los más numerosos y corresponden a compuestos que

pueden formar barreras entre el metal y el medio agresivo, mientras que los secuestradores y

neutralizadores actúan sobre el medio, eliminado agentes agresivos, tales como el ion hidrógeno o

el oxígeno disuelto entre otros.

Para la protección interior de ductos, la familia de inhibidores más utilizada es la de los inhibidores

que actúan por adsorción o fílmicos. Este tipo de compuestos se adsorben sobre la superficie del

metal formando películas delgadas que resultan de la atracción física o química entre el

compuesto y la superficie del metal. Su nivel de protección depende tanto de su concentración,

que conduzca a una cobertura de la superficie, como de la fuerza de atracción entre el metal y el

compuesto. Las barreras de inhibidor formadas son hidrofóbicas, las cuales rechazan la fase

acuosa que contiene las especies corrosivas.

De acuerdo a otras formas de clasificación, estos inhibidores pueden clasificarse en anódicos,

catódicos o mixtos, de acuerdo a la reacción que inhibe preferencialmente, o bien, de acuerdo a su

composición química, estos compuestos son de tipo orgánico.

Por otro lado, dentro de los inhibidores misceláneos se encuentran los biocidas, los cuales son

compuestos químicos que se utilizan para disminuir y controlar la población de bacterias. Pueden

ser considerados como inhibidores de la corrosión, ya que al disminuir la población bacteriana, la

corrosión ocasionada por la presencia de esta clase de microorganismos, también disminuye [6].

� � PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS DE LOS INHIBIDORES DE CORROSIÓN�

Los inhibidores que se seleccionen para el control de la corrosión interior en ductos que

transportan hidrocarburos dulces o amargos pueden ser:

• Formadores de película.

• Solubles en aceite y dispersables en agua.

• Solubles en agua y dispersables en aceite.

• Parcialmente solubles en agua y en aceite.

• Parcialmente dispersables en agua y aceite.

� � SELECCIÓN DE INHIBIDORES DE CORROSIÓN�

Algunas de las consideraciones preliminares que deben tomarse en cuenta para la selección de un

inhibidor de la corrosión son:

• Conocer la composición del fluido, ya que está relacionada con la existencia de compuestos

corrosivos como el ácido sulfhídrico, bióxido de carbono, determinación de parafinas o

película del inhibidor entre otros aspectos.

11

• La relación de flujo/volumen, es determinante para calcular la dosificación del inhibidor

necesario para proteger adecuadamente de la corrosión interior en un ducto.

• Cuando se eleva la relación agua/aceite, el tiempo de contacto de un punto dado del

sistema con el agua se incrementa, al igual que la velocidad de corrosión, por lo que, si el

contenido de agua o la fase acuosa predomina, el criterio de selección debe ser orientado a

un producto soluble en agua.

• La temperatura es un factor de importancia en la selección de un inhibidor, ya que a mayor

temperatura un inhibidor puede tornarse inefectivo, puede cambiar su solubilidad o

degradarse, en temperaturas superiores a 150 0C son muy pocos los inhibidores que

pueden permanecer efectivos, se deben realizar pruebas para determinar si el inhibidor

cambia sus propiedades cuando se ve sometido a la temperatura máxima de operación del

ducto.

• Se deben realizar evaluaciones de compatibilidad del inhibidor con el fluido mismo, así

como con otros productos que se adicionen al ducto, además de las pruebas de tendencia a

la emulsión, formación de espuma y solubilidad del inhibidor en salmuera, con el fluido a

donde se pretende mezclar.

• Considerar las características particulares del fluido y del yacimiento de procedencia,

volumen del producto manejado, especificaciones del ducto, servicio para el que fue

diseñado, antecedentes de fugas por corrosión interior, así como el costo-beneficio.

� � PRUEBAS DE ACEPTACIÓN DE LABORATORIO�

Las pruebas de evaluación de laboratorio se diseñan para evaluar y obtener resultados confiables,

reproducibles y comparables con las condiciones de campo. Para realizar una comparación y

selección entre diferentes inhibidores, se deben realizar las evaluaciones del comportamiento

anticorrosivo, calidad y resistencia eléctrica, para estar en posición de determinar la eficiencia, así

como tendencia a la emulsión, formación de espuma, persistencia de película y compatibilidad de

las muestras, al mismo tiempo y bajo las mismas condiciones.

Los métodos de evaluación de acuerdo al tipo de fluido evaluado, pueden ser gravimétricos,

electroquímicos y porcentaje de área corroída.

En cualquiera de los métodos descritos, se debe perseguir simular las condiciones más cercanas a

la realidad en campo, y considerar al menos, la información siguiente:

• Sistemas de flujo dinámico.

• Composición del fluido.

• Condiciones de operación.

• Limitaciones del tratamiento con inhibidores.

La consideración de pruebas de laboratorio específicas para determinar solubilidad,

dispersabilidad y características de partición del inhibidor de corrosión, han arrojado resultados

que proporcionan más elementos para realizar una selección efectiva del producto. Los factores

12

ambientales, seguridad, salud ocupacional y la toxicidad del inhibidor son factores que deben ser

considerados en el proceso de evaluación del inhibidor de corrosión.

� � PRUEBAS ELECTROQUÍMICAS�

Estos métodos miden la velocidad de reacción de corrosión de una muestra de metal de interés en

un medio de prueba. Los métodos electroquímicos disponibles requieren de instrumentación

especializada y la utilización de un medio de prueba acuoso. Los métodos de prueba que se

describen a continuación, conducen a obtener experimentalmente la resistencia a la polarización

(Rp), la cual es inversamente proporcional a la velocidad de corrosión. El procedimiento de prueba

utilizando resistencia a la polarización lineal se describe en el documento NACE 1D196 y el método

en el documento ASTM G59 y D2776 o equivalente.

� �� RESISTENCIA A LA POLARIZACIÓN (Rp*�

Es una técnica electroquímica, que permite medir las tazas de corrosión de forma directa y en

tiempo real. Aunque su uso está limitada a medios conductivos líquidos, el tiempo de respuesta y

la calidad de los datos que aporta esta técnica es claramente superior, frente a otros medios de

monitoreo de la corrosión.

Cuando un electrodo metálico es inmerso en un líquido electrolíticamente conductivo con

suficiente poder oxidante, éste se empezará a corroer a través de un fenómeno típico

electroquímico. Este proceso involucra dos reacciones simultáneas y complementarias. En la zona

anódica, el metal molecular empezará a pasar a través de la superficie sólida hacia la solución,

dejando un excedente de electrones en la superficie metálica. El exceso de electrones fluirá a las

zonas cercanas adyacentes, designadas como áreas catódicas, las cuales serán oxidadas por los

agentes oxidantes del líquido corrosivo.

La corriente de corrosión (ICORR), generada del flujo de electrones de la zona anódica a la catódica,

puede ser usada para calcular la tasa de corrosión, mediante la aplicación de una versión

modificada de la Ley de Faraday.

C = ((ICORR x E) / (A x D)) x 128,67 (28)

Donde:

C = Tasa de corrosión (MPY)

E = Peso equivalente del metal en corrosión

A = Área del electrodo en corrosión

D = Densidad del metal en corrosión

13

� �� CALCULO DE LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN A PARTIR DE LA RESISTENCIA A

LA POLARIZACIÓN�

Los cálculos de la velocidad de corrosión por la Técnica Electroquímica de Resistencia a la

Polarización Rp están basados en la aproximación teórica propuesta por Stern y Geary en 1951.

Esta aproximación supone que un sistema en corrosión únicamente están involucradas dos

reacciones electroquímicas, un proceso de oxidación y un proceso de reducción. Esta se basa en la

ecuación de Tafel la cual predice que para una reacción electroquímica, el logaritmo de la

corriente observada en tal proceso electroquímico está directamente relacionado con la diferencia

en el potencial aplicado y el potencial a circuito abierto, Ecorr. Las constantes de proporcionalidad

involucradas se definen como constantes o pendientes de Tafel.

La ecuación propuesta por Stern y Geary se puede escribir como:

( ) ( )[ ]ccorracorr EE-EEcorrI I ββ −−= 1010

(29)

En donde I es la corriente total que fluye en cualquier punto a cualquier tiempo a un potencial

aplicado dado, E. Ecorr es el potencial a circuito abierto para el sistema. βa y βc son las constantes

de proporcionalidad de las reacciones anódica (oxidación) y catódica (reducción) y

respectivamente.

( )zF

RT2.303α

β =a (30)

( )( )zF

RT2.303α

β−

−=1c

(31)

R = 8.314 Jouls mol-1 (J/(grados-mol))

F = 96 490 Couloms mol-1 (96 500 C/eq)

α ≈ 0.5 (factor geométrico)

z = Valencia de transferencia

14

Si E toma valores lo suficientemente próximos a Ecorr, la ecuación (29) se puede simplificar al

aplicar una expansión en series de potencias a los términos exponenciales, de la forma:

10x =1 + [x ln(10)]1/1! + [x ln(10)]2/2! + [x ln(10)]33! + ..... + [x ln(10)]nn! + ….(32)

Si x → 0, [x ln(10)]nn! → 0, para n = 2, 3, ………

Entonces 10x→ 1 + [x ln(10)]1/1! = 1 + 2.303x y 10-x→ 1 - 2.303x

Si x = (E – Ecorr)

I = Icorr[ 1 + 2.303(E – Ecorr)/βa - 1 + 2.303(E – Ecorr)/βc ]

I = 2.303(E – Ecorr)Icorr[1/βa + 1/βc ] = 2.303(E – Ecorr)Icorr[(βa + βc)/ βa βc]

)( I2.303I

E-Ecorr

CORRca

ca

ββββ

+=

)( CORRcorr

EI2.303I

E ++

=ca

ca

ββββ

(33)

La pendiente de la gráfica de la ecuación anterior se define como resistencia de polarización o

Resistencia a la Polarización, debido a que E/I tiene unidades de resistencia. Generalmente se

abrevia como Rp y tiene unidades de ohms.

Resistencia a la Polarización = )( ca

ca

ββββ

+=

corrp 2.303I

R (34)

Rp se calcula por medio de un ajuste de mínimos cuadrados de los datos en torno a Ecorr.

Una vez que se calcula Icorr a partir de Rp y las constantes de Tafel con los correspondientes errores

de aproximación o estimación, se puede calcular la velocidad de corrosión, Vcorr , considerando la

siguiente ecuación basada en la Ley de Faraday

AdIP

CV correcorr =

(35)

15

C: Constante de conversión que depende de las unidades de Vcorr .

C = 1.287x105, cuando Icorresta dado en ampers, Vcorr estará dado en mpa.

C = 3.268x105, cuando Icorresta dado en ampers, Vcorr estará dado en mmpa.

Pe: Peso equivalente de la muestra en g.

A: Área de la muestra en cm2.

d: Densidad de la muestra en g/ml.

Despejando Icorr de la ecuación (34) de Rp y sustituyendo en la ecuación (35) de Vcorr, tenemos:

( ) p

ecorr R

1AdP

2.303C

Vca

caβ

βββ

+=

(36)

� � CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA PRUEBAS ELECTROQUÍMICAS�

Los inhibidores de corrosión que se aprueben serán aquellos que proporcionen una eficiencia

mayor al 90 %conforme a la norma NRF-005-PEMEX-2009.

La eficiencia de protección de los inhibidores de corrosión se evalúa al medir las velocidades de

corrosión bajo un mismo método de prueba con y sin inhibidor (conocida como en blanco o de

referencia).

El método usual de reportar la eficiencia de corrosión es en porcentaje de protección, definido

como:

Porcentaje de protección o Eficiencia =��/�–��/�

��/�x100 (37)

Donde:

VelCorr = velocidad de corrosión y los subíndices s/i y c/i indican sin inhibidor y con inhibidor,

respectivamente. La velocidad de corrosión puede expresarse en unidades de velocidad de

penetración como milésimas de pulgada por año (MPY); en unidades internacionales (mm/año); o

en unidades de cinética electroquímica (A/m2).

16

Cálculo de la eficiencia de los inhibidores de corrosión. (NRF-005-PEMEX-2009)

Pruebas electroquímicas de Rp para determinar la velocidad de corrosión con inhibidor. (ASTM G59)

Dosificación del inhibidor de corrosión.

Pruebas electroquímicas de Rp para determinar la velocidad de corrosión sin inhibidor “blanco”. (ASTM G59)

Montaje de la celda de corrosión para las pruebas electroquímicas.

Preparación del medio. (NACE 1D196).

Determinación de las propiedades físicas de un acero al carbono: densidad y peso específico

Cálculo estadístico del área expuesta durante las pruebas electroquímicas.

Preparación de las muestras. Montaje, desbaste y pulido.

Selección de los materiales de trabajo.

CAPITULO �� DESARROLLO EXPERIMENTAL

En esta parte del trabajo se describe la metodología llevada a cabo durante la etapa del desarrollo

experimental, al igual que los pasos a seguir conforme a las normas: NRF-005-PEMEX-2009, ASTM

G59 y NACE 1D196, para tal fin se obtuvieron los materiales, el equipo y los reactivos necesarios. A

lo largo del capítulo se explicarán detalladamente los puntos del diagrama experimental. (Figura 1)

Figura 1. Diagrama de bloques mostrando el desarrollo experimental.

17

�� DESCRIPCION DEL METARIAL Y EQUIPO UTILIZADO�

o MATERIAL

ACERO AISI SAE 1018.

Las muestras que se ocupan típicamente para las pruebas en las que se evalúa el desempeño de

inhibidores, son muestras de acero al carbono grado UNS G10180 o AISI SAE 1018, ya que la

norma NACE International Publication 1D196 y NRF-001-PEMEX-2007 “Tubería de Acero para

Recolección y Transporte de Hidrocarburos” indican que el Acero AISI SAE 1018 es el apropiado

para la etapa experimental

Se seleccionó una barra de acero al carbono AISI SAE 1018 con las siguientes dimensiones:

Diámetro: 12.7 mm.Longitud:3000 mm.

Con composición química que se muestra en la Tabla 1.

Tabla 1. Composición química de la barra de acero al carbono AISI-SAE 1018.

Elemento. % Peso.

C 0.17

Mn 0.637

P 0.007

S 0.011

Si 0.123

Fe 99.052

A continuación se hace un listado de los materiales más importantes que fueron usados para la

experimentación:

o Matraz de vidrio, KIMAX clase A, 1000 mL.

o Vaso de precipitado, KIMAX clase A, 50, 100 y 250 mL.

o Probeta graduada, KIMAX 100 mL.

o Pipetas volumétricas, KIMAX 10 y 20 mL.

o Resina de poliéster con catalizador.

o Alambre calibre 18.

o Cautín, soldadura y pasta para soldar.

o Tubo de acrílico con las siguientes dimensiones: diámetro 25 mm y longitud 3000 mm.

o Papel de lija de distintos grados: 180, 240, 320, 400, 600, 1000, 1200, 1500.

18

o EQUIPO.

o Celda de corrosión K0047 PricetonAppliedReserach(ASTM G59)Figura 2.La celda de prueba

debe estar construida para permitir que los siguientes elementos puedan ser insertado

dentro de ésta:

-Electrodo de trabajo (muestra de acero ASI SAE 1018).

-Electrodo auxiliar (de grafito de alta densidad).

-Capilar de Luggin con conexión de puente salino.

-Electrodo de referencia (de calomel saturado de KCl 3M, Corning Inc).

-Entrada para el gas inerte (gas nitrógeno).

-Entrada para un termómetro.

o Potenciostatogalvanostato, EG&G Instruments, Princelon Applied Research Model

263A.figura 3.

El sistema funciona manteniendo el potencial del electrodo de trabajo a un nivel

constante con respecto al potencial del electrodo de referencia mediante el ajuste de la

corriente en un electrodo auxiliar.

o Parrilla eléctrica con agitación magnética IKA C-MAG Model HS 10. Figura 4.

La parrilla eléctrica se utilizó para mantener la solución en una temperatura constante a

49 °C y mantener una agitación de 500 rpm.

o Termómetro de mercurio, Lauka.

o Multímetro, Fluke modelo 75.

Se utilizó para verificar la conexión entre los electrodos de la celda de corrosión y el

potenciostato

o Balanza analítica, OHAUS. Figura 5.

o Computadora DELL Dimension E520 con el software PowerSuitVersion 2.56 para

procesamiento de datos. Figura 7.

o REACTIVOS.

Para la preparación de la salmuera NACE 1D196 y la preparación del medio ambiente simulado, los

reactivos utilizados fueron los siguientes:

o Cloruro de magnesio hexahidratado, 100% de pureza, Marca: J. T. BAKER.

o Cloruro de calcio anhidro, 97.1% de pureza, Marca: FERMONT.

o Cloruro de sodio, 99.5% de pureza, Marca: FERMONT.

o Keroseno, Marca: FERMONT.

19

Figura 6. Computadora DELL Dimension E520 con el software PowerSuitVersion 2.56

Figura 2. Celda de corrosión K0047.

Figura 3. Potenciostatogalvanostato, Marca EG&G

InstrumetsPrincelon Applied Research Model 263S

Figura 4. Parrilla eléctrica con agitación magnética.IKA C-MAG Moldel HS 10

Figura 5. Balanza Analítica, modelo AP310, marca OHAUS.

20

�� PREPARACIÓN DE MUESTRAS DE ACERO AISI SAE " �

Se eligió una varilla de acero AISI SEA 1018 con longitud de 3 metros y diámetro de 12.7 mm, la

cual se cortó con arco y segueta en pequeños cilindros con altura aproximada de 10 mm y un

diámetro predeterminado de 12.7 mm. en la figura 7 se ilustra un cilindro de acero AISI SAE 1018

donde se indica cual sección corresponde al diámetro y a la altura

�� MONTAJE PARA PROBETA DE CORROSIÓN� (ELECTRODO DE TRABAJO*�

Se limpio la muestra de acero AISI SAE 1018 con alcohol, para eliminar algún tipo de

contaminación proveniente de las herramientas de corte para poder soldar en una de las caras de

la muestra metálica un alambre calibre 18 con la ayuda de un cautín, pasta para soldar y soldadura

de estaño, después se le aplicó una capa de barniz alrededor de la muestra soldada.

En el caso de que existiera una filtración entre la resina epóxica solidificada y la muestra de acero

AISI SAE 1018 esta capa de barniz brindará una protección a la muestra, una vez lista la muestra y

contenida dentro de un tubo de acrílico de dimensiones aproximadas a 25 mm de diámetro y 25

mm de altura, se vertió resina de poliéster de alta cristalinidad y se dejó secar durante 24 horas.

Después de este tiempo se colocó a un costado de la probeta un tubo delgado de acrílico para

contener al contacto eléctrico, la unión de la probeta con el tubo delgado fue con pegamento

epóxico de sacado rápido dejándose secar por 5 horas, en la figura 8 explica la muestra de acero

AISI SAE 1018 montada por completo con todos sus componentes señalados.

Lista la probeta, se procedió al desbaste mecánico con lijas del, 180, 240, 320, 400, 600, 1000,

1200, 1500. Posteriormente se ocupó la máquina de pulido con el disco y un paño para el darle un

terminado superficial tipo “pulido espejo”, además se ocuparon dos soluciones de alúmina y agua

al 90%, una de 0.3 y otra de 0.05 micras.

Se verificó que la probeta tuviera un acabado superficial libre de líneas derivadas de la abrasión y

que la superficie no tuviera manchas de óxido o de alúmina, después de la inspección y de no

detectar anomalías se limpio la probeta con agua y con alcohol. Se destinó la probeta terminada

dentro de un desecador, manteniendo la probeta libre de cualquier interacción con el medio

ambiente para posteriormente realizar las pruebas de corrosión.

Figura 7. Muestra cilíndrica de un acero AISI SAE 1018, donde “H” es la altura, “D” es el diámetro.

21

Figura 8. Representación del electrodo de trabajo con contacto eléctrico y terminado superficial espejo.

�� DETERMINACIÓN DEL ÁREA DE EXPOSICIÓN DE LAS MUESTRAS�

El área superficial de la muestra circular está dada por la siguiente ecuación:

A � π�

! (38)

Se tomó el electrodo de trabajo y se midió con un calibrador Vernier el diámetro de la muestra

metálica, esta zona es la de interés para definir el área que reaccionará con el medio. Con base en

la ecuación 38 se calculó el área de exposición, para cada prueba se repitió este procedimiento.

Los datos estadísticos obtenidos fueron el promedio y la desviación estándar, 30 datos por cada

operador con un total de 60 datos.

Figura 9. Electrodo de trabajo, mostrando el área de contacto, D es el diámetro.

22

�� CÁLCULO ESTADISTICO DEL ÁREA DE CONTACTO DE LAS MUESTRAS�

En un cálculo estadístico se tomaron 60 datos del diámetro de la muestra por parte de dos

operadores diferentes. Para el cálculo del promedio y la desviación estándar, correspondientes a

30 datos por operador, se ocupó el programa de office Microsoft-Excel. Capitulo 3.1.

�� CÁLCULO DE LA DENSIDAD PARA UN ACERO AISI SAE " �

Se tomaron los datos de composición química nominal y densidad para un acero AISI-SAE

1018[12].Capitulo3.2.

Tabla 2. Composición nominal de un acero AISI-SAE 1018 y densidad correspondiente a cada elemento.

Densidad: ∑�fraccionpesodelelemento ∗ � densidaddelelemento (39)

�� CÁLCULO DEL PESO EQUIVALENTEPARA UN ACERO AISI SAE " �

Se obtuvieron los pesos atómicos y la valencia de cada elemento presente en el acero AISI SAE

1018 [12]. Capitulo3.3.

Elementos presentes

en un acero AISI-SAE

1018

Fracción peso del

elemento(Mínima)

Fracción peso del

elemento(Máxima)

Densidad del elemento

(g/cm3)

C 0.15 0.2 3.51

Mn 0.6 0.9 7.43

P 0.007 0.4 1.82

S 0.011 0.6 2.06

Si 0.15 0.3 2.33

Fe 99.1 97.6 7.87

23

Tabla 3. Relación entre la composición nominal, peso atómico y número de valencia de cada elemento presente en un acero AISI-SAE 1018

Peq: ∑�5��6�78�∗�9.;.��6�78�

#� (40)

Donde: X= Fracción peso de cada elemento presente en la aleación.

P.A.= Peso atómico de cada elemento presente en la aleación.

#V= Valencia más estable de cada elemento presente en la aleación.

�� PREPARACION DEL MEDIO�

Se preparó un medio simulado indicado por la norma NACE 1D196. Tomando los parámetros de la

norma se calculó la cantidad, en gramos, de cada reactivo para preparar un litro de solución tal

como se indica a continuación:

2.06 g de: Cloruro de magnesio hexahidratado, 100% de pureza, J. T. BAKER.

4.47 g de: Cloruro de calcio anhidro, 97.1% de pureza, FERMONT.

106.57 g de: Cloruro de sodio, 99.5% de pureza, FERMONT.

1 L de agua destilada para la disolución.

Cada reactivo se peso en la balanza analítica y fueron disueltos en agua destilada dentro de un

matraz de vidrio, KIMAX clase A, con capacidad de 1000 mL. Se midió el pH de la solución con

ayuda de un potenciómetro, dando un resultado de pH= 5.82 [13].

Se destinaron 900 mL. de la salmuera y se combinaron con 100 mL. de Keroseno dentro de un

matraz de vidrio, KIMAX clase A, con capacidad de 1000 mL., siguiendo la relación de 9:1

obteniendo finalmente el medio que simula las condiciones de operación en el interior de los

ductos de transporte de hidrocarburos.

Elementos

presentes en un

acero AISI-SAE

1018

Fracción peso del

elemento(Mínima)

Fracción peso del

elemento(Máxima)

Peso Atómico del

elemento. (g/mol)

Valencia más

estable del

elemento.

C 0.15 0.2 12 4

Mn 0.6 0.9 54.93 2

Si 0.123 0.3 28.08 4

P 0.007 0.4 30.97 3

S 0.15 0.6 32.06 2

Fe 98.97 97.6 55.8 3

24

��! MONTAJE EXPERIMENTAL�

Se refiere a la parte donde las condiciones se cumplen para la realización del experimento. En esta

etapa se requirió que estuvieran preparados: el electrodo de trabajo, el medio simulado y la

parrilla eléctrica encendida. Además de contar con el siguiente material y equipo:

Agitador magnético.

Nitrógeno con pureza de 99.997%

Caimanes para las conexiones eléctricas.

Multímetro para medir continuidad entre las conexiones eléctricas.

Termómetro.

Limpieza previa de la celda de corrosión K007 para poder utilizarla:

La celda de corrosión K007 se limpia el interior con agua caliente para remover cualquier tipo de sustancia que pudiese contaminar el medio simulado con la salmuera NACE ID-106, después con ayuda de cepillos de plástico se lavó el interior con detergente neutro, se enjuago con agua destilada varias veces para garantizar que no quedara ningún tipo de residuo de jabón o de contaminación, y se dejó secar la celda por completo para poder utilizarla.

A continuación se describe el procedimiento para montar los elementos mencionados con la celda de corrosión k0047:

1. Se colocó la celda de corrosión K0047 sobre la parrilla eléctrica, en el fondo se depositó el

agitador magnético y se vertió el contenido del medio simulado dentro de la celda de

corrosión K0047.

2. Se colocaron: el electrodo auxiliar de grafito, el capilar de Luggin y el tubo de inyección de

nitrógeno.

3. Se llevó la solución a un estado de flujo dinámico y a una temperatura de 49 °C por medio

de la parrilla eléctrica con agitación magnética

4. Se redujeron los niveles de oxígeno en la solución antes de la inmersión del electrodo de

trabajo inyectando nitrógeno con flujo constante durante 30 minutos.

5. Se montó el electrodo de trabajo en la celda de corrosión.

6. Se realizaron las conexiones entre las terminales de los electrodos de la celda y las salidas

del potenciostato, a las cuales se les realizaron pruebas de continuidad con el multímetro

para verificar que no existiera alguna anomalía antes de encender el equipo.

7. Se encendió el equipo de cómputo, el potenciostato y se empezó con las pruebas de

Potencial de corrosión.

25

Electrodo de

Referencia.

Capilar de

Luggin.

Parrilla

eléctrica.

Termómetro.

Electrodo

auxiliar.

Electrodo de

trabajo.

Agitador

magnético.

�� " PRUEBA ELECTROQUIMICA PARA LA MEDICION DEL POTENCIAL A CIRCUITO

ABIERTO�

Para obtener la información de esta prueba se necesitó:

• Potenciostato. El sistema funciona manteniendo el potencial del electrodo de trabajo a un

nivel constante con respecto al potencial del electrodo de referencia mediante el ajuste de

la corriente en un electrodo auxiliar. El equipo utilizado fue Potenciostatogalvanostato,

EG&G Instruments, PrincelonAppliedResearchModel 263A conectado a una celda

electroquímica para ensayos de corrosión.

• Equipo de computo DELL, para procesar los datos.

• Software PowerSuite.Seopto por este programa que cuanta con ventajas como el formato

de los gráficos, presentación de datos, fácil de usar y es compatible con las últimas versiones

de los sistemas operativos Windows.

Figura 10. Celda de corrosión con todos los elementos montados

26

Procedimiento:

Técnica de potencial de corrosión. Circuito abierto

1. Seleccione EXPERIMENT

2. Seleccione NEW

3. Seleccionar el cuadro siguiente

4. Seleccione POWER CORR.

5. Seleccione Open Circuit

6. Doble click

7. Seleccione Ecorr vs tiempo (def.)

8. Dé nombre a la prueba a la prueba en NAME OF DATE SET.

9. De siguiente

10. Introduzca las variables de tipo, área, densidad y peso equivalente del electrodo de

trabajo.

11. Adicione el electrodo de referencia a utilizar SCE SATRETED CALOMEL (sat´deKCl)

12. De Siguiente

13. Introduzca los parámetros y tiempo de prueba (3.600 segundos)

14. De siguiente

15. De FINISH

�� "� PRUEBA ELECTROQUÍMICA DE RESISTENCIA A LA POLARIZACIÓN�

Se utilizó el método de Resistencia a la polarización para determinar la velocidad de corrosión de

una muestra metálica de acero AISI-SAE 1018 “blanco”.

Técnica de resistencia a la polarización Rp.

1. Seleccione EXPERIMENT

2. Seleccione NEW

3. Seleccione el cuadro siguiente

4. Seleccione POWER CORR y de doble click

5. Seleccione LINEAR SWEEP y de doble click

6. Seleccione LINEAR POLARIZATION (DEF)

7. Dé nombre del archivo en NAME OF DATE SET

8. De en siguiente

9. Introduzca las variables del electrodo de trabajo (Tiempo, área, densidad y peso

equivalente)

10. Introduzca las variables del electrodo de referencia SCE SATURATED CALOMEL

(Sat´KCl)

11. De siguiente

12. Introduzca los parámetros de prueba (potencial E0 = -0.02 volts a +0.02, velocidad

de barrido 0.116mV/s

27

13. Marque los dos recuadros de VS OPEN CIRCUIT POTENCIAL

14. De siguiente

15. De siguiente

16. De FINISH

�� DOSIFICACION DEL INHIBIDOR DE CORROSION�

Para los experimentos T127, T129, T136 y T180 se ocupó el inhibidor AT-3A35 con una

concentración de 200 ppm, y para los experimentos T199 y T201 se ocupó el inhibidor

GRIVAN1010 con una concentración de 200 ppm.

En ambos casos el inhibidor fue agregado dentro de la solución después de haber transcurrido un

periodo de tiempo de una hora posterior a la medición del blanco, mezclándose así con el medio y

formando una película protectora en la interface metálica.

28

�� DETERMINACIÓNDE LA VELOCCIDAD DE CORROSIÓN Y EFICIENCIA DE

INHIBIDORES DE CORROSION�

Preferencialmente, las pruebas se realizaron a las 10:00 am para aprovechar el mayor número de

mediciones posibles en un lapso de 24 horas, con base a la metodología marcada en las normas:

NRF-005-PEMEX-2009, ASTM G59 y NACE 1D196

Cabe mencionar que se realizaron 3 mediciones en una hora, con duración de 5 minutos por

medición, se determino el promedio de las 3 y se tomo este dato para los cálculos posteriores.

Para determinar las velocidades de corrosión con inhibidor se ocupó la técnica electroquímica de

Rp, la primera medición fue una hora después de la dosificación del inhibidor de corrosión

correspondiente al experimento, posteriormente se hacen otras dos mediciones con intervalos de

tiempo entre cada una de 5 minutos, haciendo un total de 3 mediciones por hora, se tomó el

promedio de 3 valores y el dato resultante se ocupó para la elaboración de las gráficas del

desempeño del inhibidor.

Para evaluar el porcentaje de protección del inhibidor se ocupó esta ecuación:

Porcentaje de protección o Eficiencia =��/�–��/�

��/�x100

Tomando los datos experimentales de la prueba de Rp, se sustituyeron las variables en la

ecuación de porcentaje de protección y se obtuvieron valores de eficiencia para cada experimento

por ejemplo los datos y las eficiencias se muestra en la Tabla 8

29

CAPITULO �� RESULTADOS Y ANALISIS DE RESULTADOS

EXPERIMENTALES

�� MEDICIONES ESTADÍSTICAS DEL ÁREA DE LA BARRA DE ACERO AISI.SAE " �

Se llevaron a cabo las mediciones del área expuesta del electrodo de trabajo, a continuación se

muestran en las Tablas 4, 5, 6 y 7 estos cálculos estadísticos.

Tabla 4. Medición y determinación del área de contacto de la muestra, correspondientes al operador 1.

Medición Diámetro (mm) Diámetro (cm) Área (cm2)

1 12.68 1.268 1.262

2 12.81 1.281 1.288

3 12.82 1.282 1.290

4 12.71 1.271 1.268

5 12.79 1.279 1.284

6 12.86 1.286 1.298

7 12.79 1.279 1.284

8 12.8 1.28 1.286

9 12.78 1.278 1.282

10 12.79 1.279 1.284

11 12.83 1.283 1.292

12 12.82 1.282 1.290

13 12.83 1.283 1.292

14 12.9 1.29 1.306

15 12.94 1.294 1.315

16 12.86 1.286 1.298

17 12.85 1.285 1.296

18 12.87 1.287 1.300

19 12.81 1.281 1.288

20 12.67 1.267 1.260

21 12.9 1.29 1.306

22 12.87 1.287 1.300

23 12.82 1.282 1.290

24 12.78 1.278 1.282

25 12.77 1.277 1.280

26 12.79 1.279 1.284

27 12.84 1.284 1.294

28 12.83 1.283 1.292

29 12.62 1.262 1.250

30 12.88 1.288 1.302

30

Tabla 5. Resultado del cálculo del promedio y desviación estándar para 30 datos del área, para el

operador 1.

Tabla 6. Resultado de mediciones y determinación del área de contacto de la muestra, correspondientes al operador 2.

Promedio del área 1.2889 cm2

Desviación estándar 0.0140436

Medición Diámetro (mm) Diámetro (cm) Área (cm2)

1 12.92 1.292 1.311

2 12.71 1.271 1.268

3 12.71 1.271 1.268

4 12.91 1.291 1.309

5 12.88 1.288 1.302

6 12.65 1.265 1.256

7 12.85 1.285 1.296

8 12.86 1.286 1.298

9 12.83 1.283 1.292

10 12.82 1.282 1.290

11 12.75 1.275 1.276

12 12.76 1.276 1.278

13 12.94 1.294 1.315

14 12.89 1.289 1.304

15 12.87 1.287 1.300

16 12.62 1.262 1.250

17 12.72 1.272 1.270

18 12.61 1.261 1.248

19 12.74 1.274 1.274

20 12.71 1.271 1.268

21 12.68 1.268 1.262

22 12.68 1.268 1.262

23 12.63 1.263 1.252

24 12.78 1.278 1.282

25 12.74 1.274 1.274

26 11.62 1.162 1.060

27 12.72 1.272 1.270

28 12.78 1.278 1.282

29 12.83 1.283 1.292

30 12.88 1.288 1.302

31

Tabla 7. Resultado de cálculo del promedio y desviación estándar para 30 datos del área, para el operador 2.

Con base a los resultados de los dos operadores se puede tomar el área promedio del operador 1

ya que la desviación estándar indica que es la más precisa. Tabla 3

�� DENSIDAD DE LA MUESTRA DE ACERO AISI SAE " �

Aplicando la ecuación 39 del capítulo 2.6 y sustituyendo los valores de fracción peso del elemento

y densidad de cada elemento, se determinó una densidad mínima y una densidad máxima para un

acero AISI SAE 1018.

• Densidad Mínima: 7.785 (g/cm3)

• Densidad Máxima: 7.856 (g/cm3)

La composición química de la muestra de acero con la que se trabajó se muestra en la tabla 6.

Tabla 8. Composición química de la muestra de acero AISI-SAE 1018 obtenida para las pruebas.

Elemento. % Peso.

C 0.17

Mn 0.637

P 0.007

S 0.011

Si 0.123

Fe 99.052

Así mismo, aplicando la ecuación 39 y sustituyendo las variables se obtuvó la densidad de la

muestra: Densidad de la muestra: 7.855 (g/cm3)

La densidad de la muestra del acero AISI SAE 1018 se encuentra entre el margen permitido, este resultado es importante ya que se ocupa en el Software Power Suite, para el cálculo de la velocidad de corrosión.

�� PESO EQUIVALENTE PARA LA MUESTRA DE ACERO AISI SAE " �

La composición nominal para un acero AISI-SAE 1018[12]. Se calculó un peso equivalente máximo y

un peso equivalente mínimo aplicando la ecuación 40 y sustituyendo las variables se obtuvieron:

Pesoeq-mínimo: 18.5653

Pesoeq-máximo: 18.6311

Promedio del área 1.2744 cm2

Desviación estándar 0.0446493

32

Tabla 9. Composición química, peso atómico y número de valencia de la muestra de acero AISI-SAE 1018 obtenida para las pruebas.

Aplicando la ecuación 40 y sustituyendo las variables se obtuvo el peso equivalente de la muestra

ensayada. Peso equivalente de la muestra: 18.6280

El valor obtenido se encuentra entre el margen permitido, este resultado es importante ya que se

ocupa en el Software Power Suite, el cual realizara el cálculo de la velocidad de corrosión.

�� POTENCIAL A CIRCUITO ABIERTO�

Los resultados de los potenciales de circuito abiertos se muestran a continuación: Tabla 15 Resultado de los potenciales de circuito abierto de todas las muestras utilizadas

Muestra Ecorr (5 min) (mV)

Ecorr (55 min) (mV)

T127 -458 -596 T129 -598 -600 T136 -740 -744 T180 -613 -643 T199 -600 -681 T201 -591 -719

Durante el período de una hora, lo que duró la prueba de medición de potencial a circuito abierto,

las muestras se estabilizaron y los valores finales tendieron a ser muy aproximados.

Elementos presentes en un

acero AISI-SAE 1018.

Fracción peso del

elemento.

Peso Atómico del

elemento. (g/mol)

Valencia más estable del

elemento.

C 0.17 12 4 Mn 0.637 54.93 2 Si 0.123 28.08 4

P 0.007 30.97 3 S 0.011 32.06 2

Fe 99.052 55.8 3

33

�� RESULTADOS DE LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN CON Y SIN INHIBIDOR Y

PORCENTAJE DE PROTECCIÓN PARA DIFERENTES INHIBIDORES�

Los resultados de las pruebas electroquímicas de resistencia a la polarización (Rp) correspondientes a los experimentos: T127, T129, T136, T180, T199 y T201 muestran las velocidades de corrosión ( Vcorr ) en mpy.

Con estos valores se calculo la eficiencia de inhibición aplicando la ecuación 37.

En las tablas 10, 11, 12 y 13 se muestra la velocidad de corrosión promedio y la eficiencia del inhibidor AT-3A35. En las figuras 12, 13, 14 y 15 se muestra la eficiencia del inhibidor AT-3A35 contra el número de mediciones correspondientes a los experimentos T127, T129, T136 y T180 respectivamente.

De la misma manera en las tablas 14 y 15 se muestra la velocidad de corrosión promedio y la eficiencia del inhibidor GRIVAN 1010. En las figuras 16 y 17 se describe la eficiencia del inhibidor utilizados en los experimentos T199 y T201 respectivamente

En la tabla 16 se presenta todos los resultados de la eficiencia de ambos inhibidores mostrando una gran diferencia en el desempeño del inhibidor

Tabla 10. Resultados de la velocidad de corrosión con inhibidor y eficiencia del inhibidor AT-3A35. Experimento (T127).

Experimento T127 Hora Promedio Vcorr (mpy) Tiempo (hrs)

Eficiencia de inhibición (%)

VelCorr>/?– VelCorr@/?

VelCorr>/?x100

S/inhibidor-Blanco 1

10 am 9.55 0 - S/inhibidor-Blanco 2


C/inhibidor 1

11 am 0.856 1 91.26 C/inhibidor 2

C/inhibidor 3

C/inhibidor 4

12 pm 0.006 2 99.94 C/inhibidor 5

C/inhibidor 6

C/inhibidor 7

1 pm 0.722 3 92.43 C/inhibidor 8

C/inhibidor 9

C/inhibidor 10

2 pm 0.02 4 99.95 C/inhibidor 11

C/inhibidor 12

C/inhibidor 13 3 pm 0.010 5 99.89

C/inhibidor 14

34

C/inhibidor 15

C/inhibidor 16

4 pm 0.006 6 99.94 C/inhibidor 17

C/inhibidor 18

C/inhibidor 19

5 pm 0.69 7 98.67 C/inhibidor 20

C/inhibidor 21

C/inhibidor 22

6 pm 1.07 8 97.92 C/inhibidor 23

C/inhibidor 24

C/inhibidor 25

7 pm 0.95 9 98.15 C/inhibidor 26

C/inhibidor 27

C/inhibidor 28

8 pm 0 10 99.99 C/inhibidor 29

C/inhibidor 30

C/inhibidor 31

9 pm 0.22 11 99.57 C/inhibidor32

C/inhibidor 33

C/inhibidor 34

10 pm 0.13 12 99.74 C/inhibidor 35

C/inhibidor 36

C/inhibidor 37

7 am 0.02 22 99.95 C/inhibidor 38

C/inhibidor 39

C/inhibidor 40

8 am 1.07 23 97.92 C/inhibidor 41

C/inhibidor 42

C/inhibidor 43

9 am 0.95 24 98.154 C/inhibidor 44

C/inhibidor 45

35

T127

Figura 12. Gráfica de la eficiencia del inhibidor AT-3A35 contra el número de mediciones para el experimento T127.

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30

Efic

ien

cia

(%)

Mediciones Eficiencia Inhibidor AT-3A35 (%)

36





VelCorr>/?x100




C/inhibidor 1

11 am 0.69 1 92.73 C/inhibidor 2

C/inhibidor 3

C/inhibidor 4

12 pm 0.83 2 91.261 C/inhibidor 5

C/inhibidor 6

C/inhibidor 7

1 pm 0.006 3 99.940 C/inhibidor 8

C/inhibidor 9

C/inhibidor 10

2 pm 0.009 4 99.909 C/inhibidor 11

C/inhibidor 12

C/inhibidor 13

3 pm 0.003 5 99.96 C/inhibidor 14

C/inhibidor 15

C/inhibidor 16

4 pm 0.010 6 99.89 C/inhibidor 17

C/inhibidor 18

C/inhibidor 19

5 pm 0.047 7 99.50 C/inhibidor 20

C/inhibidor 21

C/inhibidor 22

6 pm 0.226 8 97.63 C/inhibidor 23

C/inhibidor 24

C/inhibidor 25

7 pm 0.176 9 98.16 C/inhibidor 26

C/inhibidor 27

C/inhibidor 28

8 pm 0.006 10 99.94 C/inhibidor 29

C/inhibidor 30

C/inhibidor 31

9 pm 0.127 11 98.67 C/inhibidor32

C/inhibidor 33

C/inhibidor 34 10 pm 0.041 12 99.57

C/inhibidor 35

37

C/inhibidor 36

C/inhibidor 37

7 am 0.004 22 99.95 C/inhibidor 38

C/inhibidor 39

C/inhibidor 40

8 am 0.051 23 99.46 C/inhibidor 41

C/inhibidor 42

C/inhibidor 43

9 am 0.176 24 98.15 C/inhibidor 44

C/inhibidor 45

T129

Figura 13. Gráfica de la eficiencia del inhibidor AT-3A35 contra el número de mediciones para el experimento T129.

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30

Efic

ien

cia

(%)


38


Experimento T136. Hora Promedio Vcorr (mpy) Tiempo (hrs)



VelCorr>/?x100




C/inhibidor 1

11 am 5.49 1 67.06 C/inhibidor 2

C/inhibidor 3

C/inhibidor 4

12 pm 3.23 2 80.66 C/inhibidor 5

C/inhibidor 6

C/inhibidor 7

1 pm 0.0000491 3 99.99 C/inhibidor 8

C/inhibidor 9

C/inhibidor 10

2 pm 0.0000405 4 99.99 C/inhibidor 11

C/inhibidor 12

C/inhibidor 13

3 pm 0.0000148 5 99.99 C/inhibidor 14

C/inhibidor 15

C/inhibidor 16

4 pm 0.0000258 6 99.99 C/inhibidor 17

C/inhibidor 18

C/inhibidor 19

5 pm 0.0000231 7 99.99 C/inhibidor 20

C/inhibidor 21

C/inhibidor 22

6 pm 0.0000367 8 99.99 C/inhibidor 23

C/inhibidor 24

C/inhibidor 25

7 pm 0.0000215 9 99.99 C/inhibidor 26

C/inhibidor 27

C/inhibidor 28

8 pm 0.0000248 10 99.99 C/inhibidor 29

C/inhibidor 30

C/inhibidor 31

9 pm 0.0000130 11 99.99 C/inhibidor32

C/inhibidor 33

C/inhibidor 34 10 pm 0.0000182 12 99.99

C/inhibidor 35

39

C/inhibidor 36

C/inhibidor 37

7 am 0.0000251 22 99.99 C/inhibidor 38

C/inhibidor 39

C/inhibidor 40

8 am 0.0000267 23 99.99 C/inhibidor 41

C/inhibidor 42

C/inhibidor 43

9 am 0.0000227 24 99.99 C/inhibidor 44

C/inhibidor 45

T136

Figura 14. Grafica de la eficiencia del inhibidor AT-3A35 contra el número de mediciones para el

experimento T136.

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30

Efic

ien

cia

(%)


40





VelCorr>/?x100




C/inhibidor 1

11 am 14.15333 1 21.9054 C/inhibidor 2

C/inhibidor 3

C/inhibidor 4

12 pm 0.058567 2 99.6768 C/inhibidor 5

C/inhibidor 6

C/inhibidor 7

1 pm 0.06033 3 99.6676 C/inhibidor 8

C/inhibidor 9

C/inhibidor 10

2 pm 0.05233 4 99.7090 C/inhibidor 11

C/inhibidor 12

C/inhibidor 13

3 pm 0.05133 5 99.7167 C/inhibidor 14

C/inhibidor 15

C/inhibidor 16

4 pm 0.0707 6 99.6098 C/inhibidor 17

C/inhibidor 18

C/inhibidor 19

5 pm 0.54633 7 96.9843 C/inhibidor 20

C/inhibidor 21

C/inhibidor 22

6 pm 0.5109 8 99.7162 C/inhibidor 23

C/inhibidor 24

C/inhibidor 25

7 pm 0.5243 9 99.7092 C/inhibidor 26

C/inhibidor 27

C/inhibidor 28

8 pm 0.5672 10 99.6875 C/inhibidor 29

C/inhibidor 30

C/inhibidor 31

9 pm 0.5144 11 99.7224 C/inhibidor32

C/inhibidor 33

C/inhibidor 34 10 pm 0.5321 12 99.6983

C/inhibidor 35

41

C/inhibidor 36

C/inhibidor 37

7 am 0.05133 22 99.7167 C/inhibidor 38

C/inhibidor 39

C/inhibidor 40

8 am 0.0707 23 99.6098 C/inhibidor 41

C/inhibidor 42

C/inhibidor 43

9 am 0.54653 24 96.9843 C/inhibidor 44

C/inhibidor 45

T180

Figura 15. Gráfica de la eficiencia del inhibidor AT-3A35 contra el número de mediciones para el

experimento T180.

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30

Efic

ien

cia

(%)


42

Tabla 14. Resultados de la velocidad de corrosión con inhibidor y eficiencia del inhibidor GRIVAN 1010. Experimento (T199).

Experimento T199 Hora Promedio Vcorr (mpy) Mediciones



VelCorr>/?x100




C/inhibidor 1

11 am 19.09 1 27.48 C/inhibidor 2

C/inhibidor 3

C/inhibidor 4

12 pm 15.14 2 73.48 C/inhibidor 5

C/inhibidor 6

C/inhibidor 7

1 pm 8.53 3 81.98 C/inhibidor 8

C/inhibidor 9

C/inhibidor 10

2 pm 9.84 4 79.89 C/inhibidor 11

C/inhibidor 12

C/inhibidor 13

3 pm 3.63 5 79.33 C/inhibidor 14

C/inhibidor 15

C/inhibidor 16

4 pm 2.18 6 88.90 C/inhibidor 17

C/inhibidor 18

C/inhibidor 19

5 pm 3.72 7 81.06 C/inhibidor 20

C/inhibidor 21

C/inhibidor 22

6 pm 3.38 8 89.79 C/inhibidor 23

C/inhibidor 24

C/inhibidor 25

7 pm 3.28 9 83.30 C/inhibidor 26

C/inhibidor 27

C/inhibidor 28

8 pm 4.23 10 78.47 C/inhibidor 29

C/inhibidor 30

C/inhibidor 31

9 pm 4.35 11 77.86 C/inhibidor32

C/inhibidor 33

C/inhibidor 34 10 pm 4.02 12 79.54

C/inhibidor 35

43

C/inhibidor 36

C/inhibidor 37

7 am 3.96 22 79.84 C/inhibidor 38

C/inhibidor 39

C/inhibidor 40

8 am 4.22 23 78.52 C/inhibidor 41

C/inhibidor 42

C/inhibidor 43

9 am 4.21 24 78.57 C/inhibidor 44

C/inhibidor 45

T199

Figura 16. Grafica de la eficiencia del inhibidor GRIVAN 1010 contra el número de mediciones para el

experimento T199.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25

Efic

ien

cia

(%)

MedicionesEficiencia Inhibidor GRIVAN 1010 (%)

44

Tabla 15. Resultados de la velocidad de corrosión con inhibidor y eficiencia del inhibidor GRIVAN 1010. Experimento (T201).

Experimento T201 Hora Promedio Vcorr (mpy) Mediciones



VelCorr>/?x100




C/inhibidor 1

11 am 13.32 1 26.69 C/inhibidor 2

C/inhibidor 3

C/inhibidor 4

12 pm 9.68 2 46.73 C/inhibidor 5

C/inhibidor 6

C/inhibidor 7

1 pm 8.46 3 53.44 C/inhibidor 8

C/inhibidor 9

C/inhibidor 10

2 pm 1.13 4 93.78 C/inhibidor 11

C/inhibidor 12

C/inhibidor 13

3 pm 1.06 5 94.17 C/inhibidor 14

C/inhibidor 15

C/inhibidor 16

4 pm 7.22 6 60.26 C/inhibidor 17

C/inhibidor 18

C/inhibidor 19

5 pm 8.52 7 53.11 C/inhibidor 20

C/inhibidor 21

C/inhibidor 22

6 pm 8.35 8 53.44 C/inhibidor 23

C/inhibidor 24

C/inhibidor 25

7 pm 8.46 9 69.73 C/inhibidor 26

C/inhibidor 27

C/inhibidor 28

8 pm 5.5 10 73.86 C/inhibidor 29

C/inhibidor 30

C/inhibidor 31

9 pm 4.75 11 72.70 C/inhibidor32

C/inhibidor 33

C/inhibidor 34 10 pm 4.96 12 75.40

C/inhibidor 35

45

C/inhibidor 36

C/inhibidor 37

7 am 4.47 22 76.55 C/inhibidor 38

C/inhibidor 39

C/inhibidor 40

8 am 4.32 23 70.72 C/inhibidor 41

C/inhibidor 42

C/inhibidor 43

9 am 4.26 24 72.37 C/inhibidor 44

C/inhibidor 45

T201

Figura 17. Gráfica de la eficiencia del inhibidor GRIVAN 1010 contra el número de mediciones para el

experimento T201.

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30

Efic

ien

cia

(%)

Mediciones Eficiencia Inhibidor GRIVAN 1010 (%)

46

�� ANALISIS DE LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN Y EFICIENCIA DELOS INHIBIDORES AT.

�A�� y GRIVAN " "�

Recopilando los resultados de las velocidades de corrosión de cada experimento, y aplicando la ecuación 37 del capítulo 1.17 se pudo determinar la eficiencia de cada inhibidor, la Tabla 15 muestra estas comparaciones y como se aprecia la mayoría de las eficiencias se encuentran arriba del 90% de eficiencia. Sin embargo existen valores que no cumplen con este criterio, y se consideran aceptables ya que oscilan entre el 80% de eficiencia.

Para el inhibidor AT-3A35 el porcentaje de la eficiencia comenzó a aumentar con respecto al

tiempo que dura la prueba, ya que a partir de la tercera hora en promedio de que inicia el

experimento muestra un comportamiento lineal en el valor porcentual del 99% esto se debe

principalmente a que el inhibidor se estabilizo formando una capa fílmica por completo en la

superficie de la probeta de acero AISI SAE 1018 que se expone a la salmuera, al final de cada

experimento existe pequeñas variaciones no mayores a un punto porcentual.

Para el Inhibidor GRIVAN 1010 el comportamiento de la línea Eficiencia vs Mediciones, es muy

similar entre los dos experimentos realizados sin embargo al finalizar el experimento no satisfacen

el criterio de aceptación ya que los resultados son menores del 90%.

El Inhibidor presenta en las primeras 3 a 4 horas un aumento muy despacio con respecto al primer

inhibidor utilizado en la experimentación anterior, se mantiene un nivel de eficiencia cercanos a

90% por dos horas y precipitadamente caen el porcentaje de eficiencia durante las próximas 4

horas aproximadamente manteniendo el porcentaje de eficiencia en un 60% promedio,

continuamente sube el porcentaje de eficiencia de corrosión del inhibidor GRIVAN 1010 hasta

llegar en promedio a las 75 puntos porcentuales, y se mantiene en este valor durante la etapa final

del experimento.

El comportamiento del inhibidor GRIVAN1010 se debe a que la formación de la capa fílmica

necesita más tiempo para poder formarse y estabilizarse en el área expuesta de la probeta de

acero AISI SAE 1018 y la salmuera NACE 1D 196.

Cabe resaltar que en ambos inhibidores las condiciones de prueba son estrictamente semejantes,

por lo tanto variables como temperatura de la solución, composición de salmuera, agitación de

salmuera, duración de prueba, acero AISI SAE 1018 usado en las muestras, volumen de salmuera,

no son un factor a discusión del comportamiento de la eficiencia del inhibidor, ya que el principal

factor que indica la tendencia del porcentaje de eficiencia es la formación de la capa fílmica y que

esta se estabilice en la superficie del acero AISI SAE que está en contacto a la salmuera.

En la figura 18 muestra el comportamiento de todas las líneas de Eficiencia vs Mediciones

haciendo la comparativa entre el desempeño entre los dos inhibidores utilizados, como se

muestra el inhibidor AT-3A35 es con el que se obtiene mayores valores de la eficiencia por lo tanto

este es el inhibidor que se recomienda para garantizar mejores resultados.

47

Tabla 16. Resultados de la eficiencia de los experimentos con inhibidoresAT-3A35 y GRIVAN 1010.

Nota: *Se suministro inhibidor AT-3A35 **Se suministro inhibidor GRIVAN 1010

Medición Eficiencia de inhibición (%)

T127*

Eficiencia de Inhibición (%)

T129*


T136*


T180*


T199**


T201**

0 0 0 0 0 0 0

1 91.26 92.73 67.06 21.91 27.48 26.69

2 99.94 91.26 80.66 99.68 73.48 46.73

3 92.43 99.94 99.99 99.67 81.98 53.44

4 99.95 99.90 99.99 99.71 79.89 93.78

5 99.89 99.96 99.99 99.72 79.33 94.17

6 99.94 99.89 99.99 99.61 88.90 60.26

7 98.67 99.5 99.99 96.98 81.06 53.11

8 97.92 97.63 99.99 99.72 89.79 53.44

9 98.15 98.16 99.99 99.71 83.30 69.73

10 99.99 99.94 99.99 99.69 78.47 73.86

11 99.57 98.67 99.99 99.72 77.86 72.70

12 99.74 99.57 99.99 99.70 79.54 75.40

22 99.95 99.95 99.99 99.72 79.84 76.55

23 97.92 99.46 99.99 99.61 78.52 70.72

24 98.15 98.15 99.99 96.98 78.57 72.37

48

Figura 18. Gráfica de las eficiencias obtenidas en todos los experimentos con inhibidores.

-10

10

30

50

70

90

110

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 22 23 24

Efic

ien

cia

(%)

Mediciones

T127

T129

T136

T180

T199

T201

T127,T129,T136,T180 Se suministro inhibidor AT-3A35 T199,T201 Se suministro inhibidor GRIVAN 1010

49

CONCLUSIONES

o Se adquirió experiencia en los procedimientos experimentales indicados en las

normas NRF-005-PEMEX-2009, ASTM G59 y NACE 1D-196, lo cual quiere decir que

estamos garantizando la confiabilidad de la metodología seguida en la aplicación de

las pruebas.

o Los resultados que se obtuvieron del inhibidores de corrosión AT-3A35 cumple con

el criterio de aceptación de la norma

NRF-005-PEMEX-2009 teniendo eficiencias superiores al 90% y eficiencias cercanas

al 80% para el inhibidor GRIVAN1010 por lo tanto no cumplen con el criterio de

aceptación de la noma de PEMEX ya mencionada.

o Con base al análisis de los resultados obtenidos de la eficiencia de los dos

inhibidores utilizados durante el desarrollo experimental se recomienda

ampliamente el uso del Inhibidor AT-3A35 debido a su alto desempeño de

protección ante la corrosión del medio.

o Los resultados recabados durante la etapa de la experimentación, serán útiles

como antecedentes para el tema de investigación: “Análisis de la incertidumbre en

las mediciones de eficiencia de inhibidores de corrosión.”

50

GLOSARIO DE TÉRMINOS

Ambientes marinos o salobres: Aguas que presenten una salinidad mayor a 0,5 g/l.

Ductos sin tratamiento (en blanco): Ductos que no tienen un sistema de inyección de inhibidor.

Ductos con tratamiento: Ductos que cuentan con un sistema de protección interior, mediante la

inyección de inhibidor en forma continúa.

Funcionalidad: Resultados esperados en la inhibición de la corrosión y dispersión en función del

nivel de aplicación del producto.

Gasolinas, destilados intermedios y compuestos oxigenados: Productos derivados de un proceso

de transformación física o química.

Hidrocarburo no amargo: Hidrocarburo transportado a una presión de operación menor a 0,45

MPa (65 psi), o transportado a una presión mayor de ésta, que:

a) A pesar de contener ácido sulfhídrico no contiene agua en fase líquida.

b) A pesar de contener agua en fase líquida y ácido sulfhídrico (H2S), la presión parcial de éste, es

menor a 0,00035 MPa (0.05psi).

Hidrocarburo amargo: Hidrocarburo transportado a una presión de operación mayor de 0,45 MPa

(65psi), que contiene agua en fase líquida o vapor y ácido sulfhídrico (H2S), este último con una

presión parcial de H2S mayor de 0,00035 MPa (0.05 psi).

Inhibidor de corrosión formador de película / inhibidor: Una sustancia química o combinación de

sustancias, que al dosificarse al interior de los ductos forma una película entre la pared metálica y

el medio corrosivo que disminuye o controla la velocidad de corrosión interior.

Método gravimétrico: Método de análisis utilizado para medir la velocidad de corrosión basada en

la pérdida de peso que sufre un testigo corrosimétrico o cupón de especificación conocida en un

tiempo preestablecido.

Monitoreo de la velocidad de corrosión: Determinación de la velocidad de corrosión en tiempo,

mediante la aplicación de diferentes técnicas gravimétricas y electroquímicas.

Parafinas: Familia de hidrocarburos alifáticos saturados (alkanos), con fórmula general

C(n)H(2n+2).

Partes por millón: Concentración del soluto en una solución expresada en miligramos por litro ó

gramos por metro cúbico.

Principio activo: Sustancia química contenida en una formulación que tiene la propiedad de inhibir

la corrosión y se identifica por sus características físicas y químicas.

51

Punto crítico: Zona donde ocurre la corrosión severa o es más probable que ocurra en el interior

de un ducto de transporte.

Salmuera: La composición básica es agua con una alta concentración de sal disuelta.

Sistema de transporte por ducto / Ducto de transporte: Tubería de recolección, distribución y

transporte desde su origen hasta su destino final, que conduce hidrocarburos y sus derivados,

agua o salmuera en una fase o multifases, incluye estaciones y/o plantas para su proceso,

bombeo, compresión y almacenamiento.

Sistema de evaluación de la velocidad de corrosión interior: Conjunto de equipos, conexiones e

infraestructura necesarios para determinar la velocidad de corrosión interior en ductos, el cual se

compone generalmente de: niples de evaluación, equipo de medición, testigos o probetas

corrosimétricos, fosa o registro y casetas o resguardos.

Sistema de protección interior con inhibidores: Conjunto de equipos, accesorios, conexiones e

infraestructura para efectuar la inyección de inhibidor en ductos, el cual se compone de: módulos

o depósitos de inhibidor, bombas de inyección eléctricas y/o neumáticas, niples de inyección,

inyectores, casetas o resguardos, válvulas y conexiones.

Testigo corrosimétrico: Espécimen de material metálico de especificación conocida, también

denominado “cupón”, que se utiliza para hacer observaciones y mediciones de velocidad de la

corrosión por el método gravimétrico.

52

BIBLIOGRAFÍA

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[4] B. Sanyal, Prog. Org. Coat. 9 (1981) 165.

[5] R.W. Revie (Ed.), Uhlig’s Corrosion Handbook, 2nd ed., John Wiley & Sons Inc., New York, 2000

[6] NRF-005-PEMEX-2009.

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[8] EinarBardal, Corrosion and Protection

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[10] Metal Samples Corrosion Monitoring Systems, A Division of Alabama Specialty Products,

Inc.

[11] ASM Metals Handbook Volume 1 - Properties And Selection Irons, Steels, And High-Performance

[12] NACE Brine (Linear polarization resistence LPR test method).

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